對長距離輸油管線實施檢測，準確把握管道狀況，及時發(fā)現(xiàn)泄漏以及管道上的缺陷并進行維修維護，是延長管道壽命、避免事故發(fā)生的重要手段。東北大學(xué)電氣所管網(wǎng)智能檢測課題組從事管道檢測研究已經(jīng)20余年。課題組在“流體輸送管網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術(shù)”取得了發(fā)明技術(shù)成果之后，又將目光鎖定在了亟待解決的管道內(nèi)檢測技術(shù)難題上。

乘勝追擊 油道檢測升級換代

2006年，管網(wǎng)智能檢測課題組的“流體輸送管網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)采集分析方法和高精度泄漏檢測定位技術(shù)”進入了推廣應(yīng)用檢測的關(guān)鍵時刻。為了確保項目的成功，張化光教授選擇青年教師劉金海負責(zé)最后的安裝調(diào)試與升級工作。帶著導(dǎo)師的信任和同事的期待，劉金海與5名研究生一起前往濟南，開始中石化魯皖成品油管道的調(diào)試工作。大家三班倒，24小時值守，隨時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。經(jīng)過3個月的努力，調(diào)試工作順利完成。

長距離成品油輸送管線檢測取得成功后，課題組立即著手研發(fā)石油管道檢測的升級換代產(chǎn)品，希望將成果應(yīng)用在更廣泛的管網(wǎng)上。

2007年，課題組接到了中石油武漢原油長輸管網(wǎng)項目。劉金海帶領(lǐng)課題組成員一起到現(xiàn)場進行設(shè)備的布線、安裝、調(diào)試，并有針對性地對軟件進行完善升級。他們一起克服各種困難，夜以繼日地跟蹤系統(tǒng)運行。在3個月的時間里劉金海和他的課題組在長江沿線5個省1000多公里的管線上來來回回跑了5趟。他們針對各種工況進行系統(tǒng)升級，增加定位的及時性和準確率，最終順利完成了各項安裝調(diào)試工作，使檢測系統(tǒng)適應(yīng)了長輸原油輸油管網(wǎng)。

2009年，課題組又接到了湖北襄陽的一個高粘油長輸管道檢測項目。劉金海帶領(lǐng)成員在沒有暖氣的濕冷冬天，在出租屋里又生活了兩個月，最終完成了高粘油長輸管道項目的改造升級與推廣應(yīng)用，實現(xiàn)了檢測系統(tǒng)在成品油、原油和高粘油等各類長輸管線的推廣應(yīng)用。

在完成管網(wǎng)泄漏檢測各種工況適應(yīng)與系統(tǒng)升級過程中，課題組劉金海等年輕人經(jīng)歷各種歷練后迅速成長起來，順利完成了新老交替。經(jīng)過對管網(wǎng)各種問題總結(jié)提煉，劉金海領(lǐng)導(dǎo)課題組將人工智能引入管道泄漏檢測系統(tǒng)當(dāng)中，2012年課題組劉金海、馮健、張化光、馬大中、吳振寧等人發(fā)明的“基于小波和模式識別的流體輸送管道泄漏檢測方法及裝置”取得了專利權(quán)。

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接下來幾年，東北大學(xué)泄漏檢測系統(tǒng)由于其高性能與易用性，迅速普及。東北大學(xué)的泄漏檢測系統(tǒng)的市場份額也由最初的5%升至目前的30%以上，已經(jīng)在全國20余省份的1.1萬公里管道上應(yīng)用，得到用戶的一致好評。

轉(zhuǎn)換思路 定期“體檢”防患未然

成績屬于過去，科研工作者永遠面向未來。檢測漏油是亡羊補牢的被動應(yīng)對，只有研發(fā)管道內(nèi)檢測系統(tǒng)，定期對管線進行“體檢”，才能防患未然，最大限度地保證輸油管線的安全。

課題組的想法與中海油一拍即合，雙方立即簽署了聯(lián)合研發(fā)管道內(nèi)檢測系統(tǒng)的相關(guān)協(xié)議。2012年起，管網(wǎng)智能檢測課題組承擔(dān)了“海底管道漏磁內(nèi)檢測器研制—內(nèi)檢測器總體設(shè)計和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)開發(fā)”重大科技攻關(guān)課題的研發(fā)。

“那段日子真是很辛苦，除了正常研發(fā)工作，我還每周跑一次北京或天津，經(jīng)常是頭天坐K54進京，第二天匯報工作交流進展，晚上坐K53返回，第三天繼續(xù)正常工作。三年多的時間里，跑了無數(shù)次京城，卻一次同學(xué)和朋友都沒有見。”劉金海表示。

項目研發(fā)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)獲取需要在海上采油平臺上進行。劉金海就和同事一起，生活在海上平臺沒有窗戶的小屋里。每天通過吊籠從平臺吊放到拖船，再通過拖船吊穿梭在海上平臺之間開展工作。有一次，海上忽然起大風(fēng)，拖船無法靠近平臺，劉金海就穿著一件沖鋒衣在無人值守的小平臺上艱難地熬過那個又黑又冷的夜晚。但天一亮，他就又投入到緊張的工作之中。幾個月下來，他們終于完成了數(shù)據(jù)采集工作，得到了第一手的數(shù)據(jù)。

有了試驗數(shù)據(jù)，還必須建立最優(yōu)的原理模型并設(shè)計實現(xiàn)方法，才能解決問題。為了解決實際難題，張化光教授帶領(lǐng)團隊成員積極參與，與課題組成員共同商討解決方案，研究所還從校外邀請院士和國際知名專家共同商討對策，拓展思路。在眾多專家的幫助下，經(jīng)過無數(shù)個夜晚的苦思冥想與反復(fù)測試，劉金海帶領(lǐng)課題組終于攻克了一個個難題。

回憶起最后、最難的一個問題成功解決那個夜晚，劉金海仍舊十分興奮，“幾年的努力終于有了收獲，一下子有了腳踏實地的感覺。想到團隊將為企業(yè)解決大問題，科研工作者的成就感油然而生。”

攻克難關(guān) 國產(chǎn)“醫(yī)生”引領(lǐng)世界

突破了理論方法的瓶頸，系統(tǒng)的研發(fā)順風(fēng)順?biāo)Ｎ覈谝惶缀５坠艿缆┐艃?nèi)檢測器很快研發(fā)出來。檢測器利用油氣壓力在海底管道內(nèi)部穿行，并通過高精度漏磁檢測技術(shù)捕獲并存儲管道內(nèi)外壁的腐蝕、缺陷信息，實現(xiàn)對缺陷點的準確識別和精確定位。

經(jīng)過牽拉試驗、環(huán)路場地試驗、海管現(xiàn)場試驗等100余次各種環(huán)境和條件下的試驗測試，研發(fā)團隊不斷升級完善內(nèi)檢測系統(tǒng)。

2015年10月，東北大學(xué)作為主要研發(fā)方之一的海底管道漏磁內(nèi)檢測器在中海油的兩個海上油氣開采平臺分別進行了實用測試，并且與國際領(lǐng)先的同類系統(tǒng)進行了背靠背的驗證。試驗取得了巨大成功，利用課題組研發(fā)的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)順利完成數(shù)據(jù)讀取，并準確判斷出管道內(nèi)缺陷的情況，精確度超過了預(yù)期，達到了國際先進水平。

中海油負責(zé)人王建豐表示：“內(nèi)檢測器系統(tǒng)在缺陷的檢出率，缺陷長、寬、深的標(biāo)定以及內(nèi)外缺陷辨識等方面都與國外先進內(nèi)檢測器主要指標(biāo)基本一致，表明我們的系統(tǒng)已經(jīng)達到國際同類產(chǎn)品先進水平。”

海底管道漏磁內(nèi)檢測關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)成功，標(biāo)志著我國海底管道結(jié)束了依賴國外產(chǎn)品的“洋檢測”時代，迎來具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“體檢醫(yī)生”。在海底管道試驗與應(yīng)用成功后，劉金海又帶領(lǐng)課題組研發(fā)出了適應(yīng)陸地環(huán)境的管道內(nèi)檢測數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)。2016年，該系統(tǒng)在內(nèi)蒙古的中石油陸地管線上成功應(yīng)用，客戶根據(jù)系統(tǒng)分析結(jié)果進行維護操作，成功阻止了即將泄漏的嚴重缺陷。事后驗證，系統(tǒng)的實際精度比國際同類產(chǎn)品的先進精度提高一倍，達到了國際領(lǐng)先的水平。2017年該系統(tǒng)又在中海油、中石油大慶油田等管道開始推廣應(yīng)用，多次驗證，結(jié)果精確，有效保障了管道的運行安全。

攻克了陸地和海底管道內(nèi)檢測技術(shù)的難關(guān)，課題組又將目光投向深海管道檢測這一更具挑戰(zhàn)性的國際難題。課題組聯(lián)合中海油和航天三院等單位，制定了詳細的攻關(guān)研究計劃，并開始實施。

劉金海自信地表示，“不久的將來，利用大數(shù)據(jù)和人工智能等新技術(shù)，對漏磁檢測后期數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)漏磁三軸信號與電磁內(nèi)外缺陷檢測信號的本質(zhì)融合，然后，利用缺陷反演機理模型、深海管道狀態(tài)評估模型等，實現(xiàn)對管道缺陷的檢測、量化以及安全周期評估，這些最新的技術(shù)將攻克所有深海管道檢測關(guān)鍵難題，助推中國成為國際管道檢測技術(shù)的引領(lǐng)者。”（通訊員 張廣宏）